食品分离机械设备总结

食品分离机械设备技术总结摘要：这篇论文主要是从食品分离机械设备的原理、作用、结构、分类、适用范围等多个角度来进行论述，并且列举了一些食品加工过程中比较常见的设备。以这些常见的设备作为依据，在基于这些设备的研究基础上对食品分离设备总体进行总结。得出分离机械的总体发展状况。关键词：分离机械；工作原理；离心分离；沉降分离1、食品分离基本概况1.1食品分离的概念从原料到成品的整个食品加工过程，涉及各种分离操作。这些分离操作主要包括原料分选、离心分离、旋流分离、压榨、过滤、提取、膜分离等，均可部分或全部通过机械设备来完成。但是在分离原理、分离效率和机械化自动化的程度上，这些分离机械式存在差异的。不同物性物质的分离方法不同，分离一般采用过滤、蒸馏、重结晶、萃取、离心及吸附等方法。1.2食品分离的作用食品中的混合物有很多的种类，主要有悬浮液、乳浊液和气溶胶。为了提取所需的产品，需对原料进行分离处理如过滤、离心分离或其他的处理。1.3食品分离方法与技术在食品的分离过程中具有多种的分离方式，主要有以下几种方法。1.3.1扩散式分离法蒸馏、蒸发、干燥、结晶、沉淀、吸收、萃取、吸附、离子交换等等。1.3.2机械分离法过滤、沉降、静电、超声波、旋流分离等。其中过滤、离心和旋流分离是食品主要的分离方法。2、食品分离机械与设备由于分离的方法和技术的不同，食品分离机械与设备分为多种不同的设备。其中的分离原理与分离效率、适合的食品物料也不尽相同。下面就让我们来详细的总结这些分离设备。2.1离心分离机械设备2.1.1离心分离的定义。离心分离：利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中固－液、液－液分离的方法通称离心分离。实现离心分离操作的机械称为离心机。2.1.2离心机的适用范围：离心机用于淀粉、牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用动物油、米糠油等食品加工中，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化和固体分级等工艺过程。2.1.3离心机的分类：2.1.3.1按分离因数的大小可分为常速离心机、高速离心机及超高速离心机。常速离心机：Fr＜3000，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水。高速离心机：3000＜Fr＜50000，主要用于分离乳浊液和细粒悬浮液。超高速离心机：Fr＞50000，主要用于分离极不易分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液。2.1.3.2按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离心机及分离离心机。过滤离心机：转鼓壁上有孔，鼓内壁附以滤布。借离心力实现过滤分离，分离因数不大，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离以及物料的脱水。沉降离心机：鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离。分离离心机：鼓壁上无孔，分离因数在3000以上，主要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。2.1.3.2按操作方式的不同可分为间歇式离心机和连续式离心机。2.1.4几种常见离心机的介绍2.1.4.1三足式离心机工作原理：三足式离心机的工作原理：离心机通过高速旋转，产生强大的离心力，其离心分离系数通常是重力加速度的上百倍，上千倍，上万倍，因此分离速度很快，但是由于不同的物料性质差异很大，所以形成了各种不同规格的离心机，一般固体和液体进行分离的离心机转速在3000转以下，颗粒更细，密度差更小的混合液则需要转速在8000～30000之间的离心机进行分离，而像铀的浓缩分离则需要更高转速的离心机。分离形式：1、过滤式：过滤式离心机设备转鼓开孔，附加过滤介质通过拦截的方式做到固液二相分离的离心机我们统称过滤式离心机，过滤式离心机适用于物料粘度小、固相颗粒不易变形（如结晶体）固相颗粒较大且小批量的生产的工况，多用于工业脱水2.1.4.2沉降式离心机沉降式离心机设备转鼓为密闭桶状，该设备工作原理是通过离心力做到固液二相分离，这种形式的离心机我们通称沉降式离心机。沉降式离心机适用物料广泛，如物料粘度大，固相颗粒小都能通过提高离心力的方式来达到固液二相分离的要求。特点：优点：结构简单；占地小；操作平稳。缺点：排渣需要繁重的体力劳动。2.1.4.3沉降离心机（1）、沉降离心机简介：沉降离心机是一种新型的卧式螺旋卸料离心机，其工作原理是利用固-液比重差，并依靠离心力场使之扩大几千倍，固相在离心力的作用下被沉降，从而实现固液分离，并在特殊机构的作用下分别排出机体。整个进料和分离过程均是连续、封闭、自动的完成(2)、沉降离心机分类：间歇操作沉降离心机：分离时转鼓壁上的沉渣逐渐增厚,转鼓的有效容积减小，液体轴向流速增大，使分离液带走的固体颗粒增多。当分离液澄清度不符合要求时即停止进料，或停机由人工卸渣，或降速用刮刀卸渣。如沉渣具有流动性，可在高速下用吸管排出。连续操作沉降离心机：螺旋离心机分离性能好，适应性较强,对进料浓度变化不敏感，操作温度可为-100～300℃；操作压力一般为常压,密闭型压力可从真空到1×106帕；悬浮液处理量可达0.4～60米3／时。适于处理颗粒粒度为0.002～6毫米、固相浓度为1～50％、固液相密度差大于0.05千克／分米3的悬浮液。这种离心机也可用于不同密度和粒度的固体颗粒分级，如选矿中的分级。2.2旋液分离机械2.2.1旋液分离器是利用离心力进行湿法分级的设备。食品工业多用于淀粉加工中分离胚芽、纤维及蛋白质，也可用于洗涤淀粉和除砂等。其分级作业的分级粒度为0.003～0.25ｍｍ，浓缩或澄清的分级粒度小于15μｍ。2.2.2旋液分离器的特点旋液分离器优点：结构简单紧凑、无传动部分、占地面积小。使用维护方便；物料在机器内停留时间短、生产率高；能在密闭的条件下加工，产品质量高。环境卫生和劳动条件较好；便于连续作业和生产过程的自动控制。旋液分离器缺点：管子内壁易磨损。2.2.3旋液分离器和旋风分离器的比较2.2.3.1相同点：①原理相同：都采用离心分离的方法除去内部杂质。②结构相同：就单个分离器而言，其结构大致相同。2.2.3.2不同点：①用途不同：旋液分离器用于从液体中分离固体杂质，旋风分离器用于从气体中分离固体杂质。②设备体积不同：旋液分离器由于用于液体分离，其密度较大，固单个分离器的体积较小；旋风分离器由于用于气体分离，其密度较小，固分离器的体积较大。③设备组装方式不同：为了提高生产率，旋液分离器一般多个分离器并联使用，而旋风分离器一般单个分离器即可使用。2.3过滤设备2.3.1过滤的原理利用一种能将悬浮液中固体微粒截留，而液体能自由通过的多孔介质，在一定的压力差的推动下将固、液相分离的操作。2.3.2过滤分离技术在食品工业上的应用（1）用于含大量不溶性固体的悬浮液的过滤（大于1~2%）。如饴糖液中去糖渣；葡萄糖、食用油的脱色后滤去活性炭等；（属于表面型过滤）（2）从液体中除去少量不溶性固体的过滤。如啤酒、果汁、牛奶、色拉油的过滤等（3）从大量有价值的液体中除去少量极细小（小于1μm）质点的过滤。如从汽水、果汁中除去少量的微生物等。2.3.3过滤机的分类按过滤推动力可分为：重力(常压)过滤机、加压过滤机、真空过滤机。按过滤介质的性质分：粒状介质过滤机、滤布介质过滤机、多孔陶瓷介质过滤机、半透膜介质过滤机。按操作方法可分为：间歇式过滤机、连续式过滤机。2.3.4不同类型过滤设备的特点（1）板框式过滤机优点：结构简单；造价低；过滤面积大；推动力大。缺点：装卸板框劳动强度大；滤布磨损严重。（2）加压滤叶型过滤设备原理：过滤推动力为压力；滤饼卸料依靠离心力（空心轴和滤叶由电机带动旋转）（3）真空过滤机一种连续式真空过滤设备；过滤、一次脱水、洗涤、卸料、滤布再生等操作工序同时在转鼓的不同部位进行。转鼓每转一周，完成一个操作循环。2.4膜分离设备2.4.1膜分离有四个显著特点①风味和香味成分不易失散；②易保持食品某些功效，如蛋白的泡沫稳定等。③不存在相变过程，节约能量。④工艺适应性强，处理规模可大可小，操作维护方便，易于实现自动化控制。2.4.2膜分离组件的分类平板式膜组件、管式膜组件、毛细管式膜组件、中空纤维膜组件。2.5超临界萃取技术2.5.1超临界流体萃取(SCFE)是近30多年来出现的一种新型的萃取分离技术。特性：低能耗、无污染、无残留和适宜处理易受热分解的热敏性物料。2.5.2超临界流体萃取系统主要内四部分组成①溶剂压缩机(即高压泵)。②萃取器。③温度、压力控制系统。④分离器和吸收器。其他辅助设备包括：辅助泵、阀门、调节器、流量计、热量回收器等。3、食品分离机械设备发展趋势3.1食品分离设备需求分析由于下游应用领域广泛，消费量逐年增长，2005年我国分离机械消费量达到了4.56万台，到2007年我国分离机械消费量达到了6.97万台，较上年同期增长了19.76%，2008年，我国分离机械消费量增速为4.02%，消费量为7.25万台，截止到2009年1-11月，我国的分离机械消费量为7.42万台左右。3.2影响食品分离机械行业供需关系的主要因素从下图可以看出，对食品分离机械市场供需结构影响的主要因素包括价格因素、政策因素和上下游行业发展影响因素。其中，价格因素和上下游行业发展影响因素最大，分别达到32.25%和26.48%，政策因素对于分离机械行业供需结构也有一定影响，达到15.69%。3.32010-2012年我国分离机械需求变化趋势预测根据回归方程预测，2009年中国分离机械行业消费量为7.98万台，同比增长10.07%，2010年消费量为9.22万台，增速为15.54%，2011年消费量为10.96万台，增速为18.87%，2012年消费量为13.5万台，增速达到23.18%。参考文献[1]《分离过程与分离》中国石化出版社第1版(2008年7月1日)[2]许海勤《食品工厂机械与设备》中国轻工业出版社[3]徐洪霞、潘见.中国分离机械的研究轻工业，2004(3):528.[4]邱琴、崔兆杰、张国英等；超临界CO2流体萃取法研究[J].山东大学学报，2005，40(1):1032108.[5]《食品机械与设备》化学工业出版社